轨道交通动荷载作用下高温高含冰量冻土路基沉降机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41672304
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0705.工程地质环境与灾害
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Subsidence of permafrost subgrade, as the main technical obstacle of subgrade maintenance for Qinghai-Tibet Railway (QTR), has caused great attention in the research of the permafrost engineering. Over the decade since the operation of QTR, the ballast thickness, induced by frequently supplementing ballast and elevating ballast, has reached up to 1.7m. Few effective measures have been taken , and the stability of subgrade and the traffic security is being challanged by warm permafrost soil with high ice content. The vibration induced by traffic loads is regarded as one of the main sources leading to the subsidence deformation of subgrade. With the aim at improving the prevention and control theory of permafrost subgrade diseases, the research is intended to focus on the quantitive evaluation of the influence of traffic loads on the high-ice-content warm permafrost subgrade. Nonlinear train-rail-subgrade-ground thermal coupling dynamic model will be constructed based on the unified concept of large scale system, so as to reveal the dynamic and static characteristic of warm permafrost subgrade with high ice content induced by passing trains. Dynamic and static creep models of warm permafrost soil with high ice content will be established by performing laboratory tests, and the feasibility of the built models will be validated by in-situ monitoring and numerical simulation. the subsidence mechanism of permafrost subgrade induced by passing trains will be further illustrated, the forecasting methods of the train-induced subsidence of the warm permafrost subgrade will be provided, and the accumulated deformation of the permafrost subgrade will be forecasted taking into account train-induced settlement, melting subsidence, and compression creep. The research is dedicated to provide scientific insights into the prevention and control of permafrost subgrade diseases, and the dynamic creep model of warm permafrost soil with high ice content subject to traffic loads is original.
多年冻土区路基沉降变形是冻土工程研究中的核心,也是青藏铁路路基维护中的难点。青藏铁路通车近十年不断补碴、抬道使道床厚度甚至达到1.7m以上,部分处理措施效果有限,高温高含冰量冻土造成路基稳定性、行车安全问题日渐凸显。列车行驶振动是路基沉降变形的重要外因之一,本项目以多年冻土路基病害防治理论完善为背景,聚焦定量评价轨道交通动力荷载对高温高含冰量冻土路基影响的科学问题,基于大系统统一分析理念建立列车-轨道-路基-场地热力耦合非线性动力学模型,阐明列车行驶高温高含冰量冻土路基动、静应力特性;采用室内试验建立高温高含冰量冻土动、静蠕变模型,结合现场监测、数值模拟验证模型科学性,揭示列车行驶冻土路基振动沉降机理与发展规律,构建振动沉降预测方法,完成振动沉降与融沉、压缩蠕变共同作用下的累积沉降预测。成果可为冻土地区路基病害治理提供科学依据,其中轨道交通动荷载作用下高温高含冰量冻土动蠕变模型具有原创性。

结项摘要

多年冻土区路基沉降变形是冻土工程研究中的核心,也是青藏铁路路基维护中的难点。青藏铁路通车部分路段不断补碴、抬道使道床厚度甚至达到1.7m以上,部分处理措施效果有限,高温高含冰量冻土造成路基稳定性、行车安全问题日渐凸显。列车行驶振动是路基沉降变形的重要外因之一,本项目聚焦定量评价轨道交通动力荷载对高温高含冰量冻土路基影响。. 首先,基于大系统统一分析理念建立列车-轨道-路基-场地热力耦合非线性动力学三维模型,厘清列车行驶高温高含冰量冻土路基的应力大小、应力路径、频率成分的分布规律与传播特性。发现车辆通过时土单元主应力轴旋转,车辆轴重和路基刚度是影响动应力幅值的主要因素,基床表层动压应力冬季最大,夏季最小,而路基填土深部规律与之相反。. 其次,以青藏沿线砂土和冰为研究对象,进行了应力路径三轴试验和低温静三轴、动三轴试验,建立了考虑轨道交通荷载特征的静力学、动力学蠕变模型,验证了模型的科学性,揭示了砂土相对密实度、体积含冰量、温度和应力路径、振动载荷幅值、频率等因素对青藏砂土力学特性的影响机理。.第三,基于ABAQUS分别建立青藏铁路北麓河高温高含冰量冻土路基水热力大变形融化固结模型和列车行驶振动沉降计算模型,利用监测成果验证科学性,探讨路基沉降影响机理,定量评价青藏铁路DK1136段路基沉降。沉降随路堤高度、富冰冻土层厚度和场地年均地温增大而增大;变形主要来源于多年冻土层融化固结,振动沉降占比20%左右,路堤越低占比越大;填碴抬道养护增加自重,加剧高温高含冰量路基的融化沉降不宜采用,冷却路基是最佳选择。. 最后,完成新型主动通风降温技术理论验证,发明的新型通风管可以埋设在路基任意有利位置,能保障高温高含冰量路段宽幅路基运营30年冷季无融化夹层,夏季人为上限始终在季节活动层内,使多年冻土层始终处于冻结状态,为青藏高速公路等寒区工程建设提供参考。 . 成果可为冻土路基病害治理提供理论依据,对于完善寒区路基设计技术具有现实意义。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(2)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
A strength criterion for frozen moraine soils
冻碛土的强度判据
  • DOI:
    10.1016/j.coldregions.2019.102786
  • 发表时间:
    2019-08-01
  • 期刊:
    COLD REGIONS SCIENCE AND TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Luo, Fei;Liu, Enlong;Zhu, Zhanyuan
  • 通讯作者:
    Zhu, Zhanyuan
An elastoplastic constitutive model for frozen sandy soil considering particle breakage
考虑颗粒破碎的冻土弹塑性本构模型
  • DOI:
    10.1080/19648189.2019.1657962
  • 发表时间:
    2019-09-10
  • 期刊:
    EUROPEAN JOURNAL OF ENVIRONMENTAL AND CIVIL ENGINEERING
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    He, Junlin;Luo, Fei;Zou, Zuying
  • 通讯作者:
    Zou, Zuying
Deformation behaviour and influence mechanism of thaw consolidation of embankments on the Qinghai-Tibet Railway in permafrost regions
青藏铁路多年冻土区路基融融固结变形行为及影响机制
  • DOI:
    10.1016/j.trgeo.2021.100513
  • 发表时间:
    2021-05
  • 期刊:
    Transportation Geotechnics
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    唐晨轩;朱占元;罗飞;何宗杭;邹祖银;郭子红
  • 通讯作者:
    郭子红
一种青藏高原冻结砂土蠕变本构模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    哈尔滨工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗飞;张元泽;朱占元;张东杰;何俊霖
  • 通讯作者:
    何俊霖
Energy Consumption Analysis of Frozen Sandy Soil and an Improved Double Yield Surface Elastoplastic Model considering the Particle Breakage
冻土能耗分析及考虑颗粒破碎的改进双屈服面弹塑性模型
  • DOI:
    10.1155/2019/9716748
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    Advances in Civil Engineering
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    He Junlin;Zhu Zhanyuan;Luo Fei;Zhang Yuanze;Zou Zuyin
  • 通讯作者:
    Zou Zuyin

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其他文献

中国青藏铁路北麓河路基冻土动应变速率试验研究
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  • 作者:
    邹祖银;胡庆立;凌贤长;朱占元;于洋
  • 通讯作者:
    于洋
不规则柱状节理网络随机模拟方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 作者:
    肖维民;田梦婷;黄巍;朱占元;丁蜜
  • 通讯作者:
    丁蜜
玄武岩纤维对混凝土梁抗裂性能的影响
  • DOI:
    10.14136/j.cnki.issn1673-2812.2017.01.029
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    材料科学与工程学报
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  • 作者:
    陈伟;王钧;张可;陈佳;刘国军;朱占元
  • 通讯作者:
    朱占元
不滑移状态下深埋圆形隧道地震响应研究
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    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    陈士军;鹿庆蕊;赵凯;朱占元;杜柳钢
  • 通讯作者:
    杜柳钢
微生物诱导碳酸钙沉积胶结岩石节理的抗剪强度特性试验研究
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  • 发表时间:
    2021
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    --
  • 作者:
    肖维民;傅业姗;朱占元;吴志友
  • 通讯作者:
    吴志友

其他文献

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朱占元的其他基金

装配式构造柱填充墙RC框架结构抗震性能与协同工作机制研究
  • 批准号:
    52278513
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  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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